BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Motor listrik pada bidang industri memegang peranan penting serta

banyak digunakan. Hal ini dikarenakan motor listrik merupakan salah satu system

peralatan yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanis. Selanjutnya

energi mekanis ini banyak digunakan untuk berbagai keperluan pelayanan beban

ekonomis.

Pada umumnya, motor listrik yang banyak digunakan di pabrik-pabrik

adalah motor induksi tiga fasa. Pertimbangan penggunaan motor induksi

dikarenakan motor tersebut mempunyai konstruksi yang sangat sederhana dan

tidak mudah rusak, sehingga mudah dalam perawatan serta putaran-putaran motor

relative konstan dengan perubahan beban. Di samping itu juga keandalannya

tinggi dan memiliki factor daya yang sangat baik.

Pada PT. Bukit Asam Unit Dermaga Kertapati Belt Conveyor adalah

sarana yang digunakan sebagai alat pengangkut Batubara salah satunya yaitu Belt

Conveyor BC-11 pada mesin Ship Loader. Belt Conveyor pada mesin Ship Loader

adalah unit/sarana yang sangat penting, karena apabila motor penggerak di Belt

Conveyor BC-11 ini rusak maka proses pengisian batu bara ke dalam tongkang

akan terhambat sehingga waktu yang kita gunakan menjadi tidak efisien. Maka,

sebelum memasang motor listrik tersebut kita harus menghitung dan menganalisa

kapasitas daya yang akan diperlukan motor tersebut untuk menggerakkan Belt

Conveyor BC-11 yang ada pada mesin Ship Loader. Oleh karena itulah, dalam

kesempatan laporan akhir ini penulis memilih judul ”Analisis Daya Motor

Induksi Tiga Phasa Penggerak Belt Conveyor BC-11 pada Ship Loader di

PT.Bukit Asam (Persero), Tbk unit dermaga kertapati’’.

I.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan diatas dapat dirumuskan

permasalahn sebagai berikut :

3

1. Bagaimana daya listrik yang dibutuhkan oleh motor induksi tiga

phasa’tersebut?

2. Bagaimana daya mekanik yang dihasilkan oleh Gear Reducer untuk

menggerakkan Belt Conveyor BC-11 Pada Ship Loader bila dikonversikan

kedalam daya listrik?

3. Bagaimana Efisiensi ekonomis dari output yang dihasilkan oleh Motor

penggerak BC-11?

I.3. Pembatasan Masalah

Penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas pada laporan akhir ini

dengan menitik beratkan penentuan besar kapasitas daya listrik yang dihasilkan

oleh motor penggerak BC-11, besar daya mekanik yang dihasilkan oleh Gear

Reducer bila dikonversikan ke daya listrik dan efisiensi ekonomis dari output

yang dihasilkan oleh motor penggerak Belt Conveyor BC-11 pada Ship Loader.

I.4. Tujuan dan Manfaat

I.4.1. Tujuan

Adapun tujuan dari penyusunan laporan akhir ini ialah :

1. Untuk mengetahui aplikasi nyata dari sebuah motor penggerak Belt Conveyor

BC-11 pada mesin Ship Loader berikut dengan aspek-aspek pendukungnya.

2. Untuk lebih mengetahui besar daya sebenarnya yang digunakan, sehingga

terjadinya kerusakan pada motor akibat adanya beban lebih dapat terhindari.

I.4.2. Manfaat

Manfaat dari penyusunan laporan akhir ini ialah :

1. Dapat menambah pengetahuan pemahaman tentang perhitungan daya motor

induksi tiga phasa penggerak Belt Conveyor pada mesin Ship Loader serta

aspek-aspek yang digunakan pada motor itu sendiri.

2. Dapat mengetahui jenis motor penggerak Belt Conveyor pada mesin Ship

Loader di PT. Bukit Asam (Persero), Tbk Unit Dermaga Kertapati

4

I.5. Metode Penulisan

Untuk mendapatkan hasil dan bukti yang jelas dalam penyusunan laporan

akhir ini, maka metode yang dilakukan adalah

1. Metode Studi Literatur

Penulis mencari dan mengumpulkan data-data dari berbagai referensi buku-

buku yang berhubungan dengan penulisan pada laporan akhir ini.

2. Metode Wawancara

Penulis mengadakan Tanya jawab dan berdiskusi dengan pembimbing atau

karyawan PT. Bukit Asam (persero), Tbk Unit Dermaga Kertapati.

3. Metode Observasi

Metode dengan cara mengumpulkan data-data dengan jalan melakukan

pengamatan langsung terhadap aktivitas yang ditemui pada waktu

mengadakan penelitian.

I.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang dipakai dalam penyusunan Tugas ini

adalah

BAB I PENDAHULUAN

Sebagai pendahuluan dijelaskan mengenai latar belakang penulisan

laporan, tujuan, manfaat, pokok permasalahan, pembatasan masalah,

dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisikan tentang tinjauan pustaka yang merupakan teori

pendukung dari bab yang akan dibahas.

BAB III KEADAAN UMUM

5

Pada bab ini dibahas tentang hasil pengamatan di lapangan, jenis

data yang dipakai dan teknik analisa data yang dipakai.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini membahas tentang perhitungan besar daya motor

penggerak belt conveyor, besar daya mekanik dan efisiensi

ekonomis dan membandingkannya dengan data yang ada di

lapangan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini merupakan kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan

Tugas.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Motor Induksi 3 Fasa.

Motor induksi tiga fasa atau sering juga disebut motor tak serempak

(asinkron) merupakan motor arus bolak – balik yang paling banyak digunakan

dalam industri. Hal ini dikarenakan motor induksi mempunyai banyak keunggulan

antara lain sebagai berikut.

• Bentuknya sederhana, mempunyai rangka yang kokoh, kuat dan tidak mudah

rusak.

• Harganya lebih murah dibandingkan dengan jenis motor lainnya dan banyak

tersedia di pasaran.

• Efisiensinya tinggi pada keadaan normal, tidak memerlukan sikat, sehingga

rugi-rugi gesekan dapat dikurangi.

• Perawatannya lebih mudah.

• Pada waktu mulai beroperasi tidak memerlukan tambahan peralatan khusus.

Namun, disamping hal tersebut diatas, perlu juga diperhatikan factor-faktor

kekurangannya antara lain sebagai berikut.

• Pengaturan kecepannya sangat mempengaruhi efisiensinya.

• Kecepatannya akan berkurang jika bebannya bertambah.

• Torsi awalnya lebih rendah daripada torsi motor DC shunt.

Pada gambar di bawah ini dapat dilihat bentuk fisik dari motor induksi 3 fasa :

Gambar 2.1 Bentuk Motor Induksi 3 Fasa 1

7

II.2. Konstruksi Motor Induksi 3 Fasa.

Pada dasarnya motor induksi arus putar terdiri dari suatu bagian yang tidak

berputar (stator) dan bagian yang bergerak memutar (rotor). Secara ringkas stator

terdiri dari blek-blek dynamo yang berisolasi pada satu sisinya dan mempunyai

ketebalan 0,35 – 0,5. disusun menjadi sebuah paket blek yang berbentuk gelang.

Dan disisi dalamnya dilengkapi dengan alur-alur. Didalam alur ini terdapat

perbedaan antara motor asinkron dengan lilitan sarang (rotor sarang atau rotor

hubung pendek) dan gelang seret dengan lilitan tiga fasa.

Atau dari sisi lainnya bahwa inti besi stator dan rotor terbuat dari lapisan

(email) baja silicon tebalnya 0,35 – 0,5 mm tersusun rapi, masing-masing

terisolasi secara elektrik dan diikat pada ujung-ujungnya. Lamel inti besi stator

dan rotor bagian motor dengan garis tengah bagian luar dari stator lebih dari 1m,

bagian motor dengan garis tengah lebih besar, lamel inti besi merupakan busur

inti segmen yang disambung-sambung menjadi satu lingkaran.

Celah udara antara rotor dan stator pada motor yang kecil adalah

0,25 – 0,75 mm, sedangkan pada motor yang besar sampai 10 mm. celah udara

yang besar ini disediakan bagi kemungkinan terjadinya perenggangan pada sumbu

sebagai akibat pembebanan transversal pada sumbu atau sambungannya. Tarikan

pada pita (belt) atau beban yang tergantung tersebut akan menyebabkan sumbu

motor melengkung.

Pada dasarnya inti besi stator dan belitan rotor motor tak serempak ini

sama dengan stator dan belitan stator mesin serempak. Kesamaan ini dapat

ditunjukkan bahwa pada rotor mesin tak serempak yang dipasang sesuai dengan

stator mesin tak serempak akan dapat bekerja dengan baik.

Bagian – bagian pada motor induksi yaitu :

II.1.1. Stator ( bagian motor yang diam )

Pada bagian stator terdapat beberapa slot yang merupakan tempat

kawat(konduktor) dari tiga kumparan tiga fasa yang disebut kumparan stator,

yang masing-masing kumparan mendapatkan suplai arus tiga fasa. Stator terdiri

dari plat-plat besi yang disusun sama besar dengan rotor dan pada bagian dalam

mempunyai banyak alur-alur yang diberi kuimparan kawat tembaga yang

berisolasi. Jika kumparan tersebut akan timbul flux magnet putar. Karena adanya

8

flux magnet putar pada kumparan stator, mengakibatkan rotor berputar karena

adanya induksi magnet dengan kecepatan putar rotor sinkron dengan kecepatan

putar stator.

Ns = 120 . f / P

Dimana :

Ns = kecepatan sinkron (rpm)

f = besarnya frekuensi (Hz)

P = jumlah pasang kutub.

Dari bagian motor yang lain (stator) dapat dibagi-bagi menjadi beberapa bagian

antara lain sebagai berikut :

• Bodi motor (frame)

• Inti kutub magnet dan lilitan penguat magnet.

• Sikat.

• Komutator.

• Lilitan jangkar.

• Bodi motor (frame)

Fungsi utama dari bodi atau frame adalah sebagai bagian dari tempat

mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan kutub-kutub magnet, karena itu beban

motor dibuat dari beban feromagnetik. Disamping itu badan motor ini berfungsi

untuk meletakkan alat-alat tertentu dan melindungi bagian-bagian mesin lainnya.

Biasanya pada motor terdapat papan nama atau name plate yang bertuliskan

spesifikasi umum dari motor.

• Inti kutub magnet dan lilitan penguat magnet.

Sebagaimana diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pada motor arus

searah dihasilkan oleh kutub magnet buatan yang dibuat dengan prinsip

elektromagnetis. Lilitan penguat magnet ini berfungsi untuk mengalirkan arus

listrik agar terjadi proses elektromagnetis.

9

• Sikat-sikat dan pemegang sikat.

Fungsi dari sikat adalah sebagai jembatan bagi aliran arus dari sumber.

Disamping itu sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi, agar

gesekan antara sikat dan komutator sehingga sikat harus lebih lunak dari pada

komutator, biasanya terbuat dari bahan arang.

Sikat-sikat akan aus selama operasi dan tingginya akan berkurang, aus

yang diizinkan ditentukan oleh konstruksi dari pemegang sikat (gagang-sikat).

Bagian puncak dari sikat diberi plat tembaga guna mendapatkan kontak yang baik

antara sikat dan diding pemegang sikat. Bila sikat-sikat terdapat pada kedudukan

yang benar baut harus dikuatkan sepenuhnya, hal ini menetapkan jembatan sikat

dalam suatu kedudukan yang tidak dapat bergerak pada pelindung ujung.

Sedangkan tiap-tiap gagang sikat dilengkapi dengan suatu pegas yang menekan

ada sikat melalui suatu system tertentu sehingga sikat tidak terjepit.

• Komutator

Komutator berfungsi sebagai penyearah mekanik yang bersama-sama

dengan sikat membuat suatu kerja sama yang disebut komutasi. Supaya

menghasilkan penyearah yang lebih baik, maka komutator yang digunakan

hendaknya dalam jumlah yang besar. Setiap belahan (segmen) komutator

berbentuk lempengan.

Disamping penyearah mekanik maka komutator berfungsi juga untuk

mengumpulkan ggl induksi yang terbentuk pada sisi-sisi kumparan. Oleh karena

itu komutator dibuat dari bahan konduktor, dalam hal ini digunakan dalam

campuran tembaga.

II.1.2. Rotor (bagian motor yang bergerak)

Berdasarkan hukum faraday tentang imbas magnet, maka medan putar

yang secara relative merupakan medan magnet yang bergerak terhadap

penghantar rotor akan mengimbaskan gaya gerak listrik (GGL). Frekuensi imbas

GGL ini sama dengan frekuensi jala-jala.

Besar ggl imbas ini berbanding lurus dengan kecepatan relative antara

medan putar dan penghantar rotor. Penghantar-penghantar dalam rotor yang

10

membentuk suatu rangkaian tertutup, merupakan rangkaian pelaju bagi arus rotor

dan searah dengan hokum yang berlaku yaitu hukum lenz.

Dalam hal ini arus rotor itu ditimbulkan karena adanya perbedaan

kecepatan yang berada diantara fluksi atau medan putar stator dengan penghantar

yang diam. Rotor akan berputar dalam arah yang sama dengan arah medan putar

stator.

Sedangkan menurut bentuk rotor, motor induksi terbagi atas 2 golongan,

yaitu :

a. Motor induksi rotor sangkar

Motor induksi rotor sangkar konstruksinya sangat sederhana, yang mana

motor dari rotor sangkar adalah konstruksi dari inti berlapis dengan konduktor

dipasang parallel, atau kira-kira paralel dengan poros yang mengelilingi

permukaan inti. Konduktornya tidak terisolasi dari inti karena arus rotor secara

alamiah akan mengalir melalui tahanan yang paling kecil konduktor rotor. Pada

setiap ujung rotor, konduktor rotor semuanya dihubung singkatkan dengan cincin

ujung, batang rotor dan cincin ujung sangkar yang lebih kecil adalah coran

tembaga atau aluminium dalam satu lempeng pada inti rotor. Dalam motor yang

lebih besar batang rotor tidak dicor melinkan dibenamkan kedalam alur

kemudiandilas dengan kuat ke cincin ujung. Adapun konstruksi dari motor

induksi rotor sangkar dapat dilihat berikut ini :

Gambar 2.2 Motor Induksi Rotor Sangkar3

. Motor induksi rotor lilit

Motor rotor lilit atau motor cincin slip berbeda dengan motor rotor sangkar

dalam konstruksi rotornya, seperti namanya rotor dililit dengan lilitan terisolasi

serupa dengan lilitan stator. Lilitan fasa rotor dihubungkan secara Y dengan Poros

11

motor. Ketiga cincin slip yang terpasang pada cincin slip dan sikat-sikat dapat

dilihat berada pada sisi sebelah kiri lilitan rotor dan lilitan rotor tidak dihubungkan

ke pencatu. Cincin slip dan sikat-sikat semata-mata merupakan penghubung

tahanan kendali variable luar kedalam rangkaian motor. Motor rotor lilit kurang

banyak digunakan dibandingkan dengan motor rotor sangkar karena harganya

mahal dan biaya pemeliharan lebih besar. Adapaun konstruksi dari motor rotor

lilit dapat di lihat berikut ini.

Gambar2.3 Motorinduksi rotor lilit4

Belitan stator untuk kedua golongan sama, ketiga belitan fasanya dapat

dibentuk dalam hubungan delta ( Δ ) maupun hubungan bintang (Y).

Pada jenis rotor sangkar badan rotor terbuat dari plat-plat berbentuk

batang-batang konduktor yang dipasang miring terhadap as dalam alur yang

letaknya membujur dan disatukan oleh cincin yang terbuat dari tembaga. Pada

jenis rotor belitan, belitan serupa dengan belitan stator tetapi selalu dalam bentuk

hubungan bintang. Untuk hubungan sirkuit keluar terdapat 3 buah pasangan cincin

gesek dan sikat. Biasanya hubungan keluar ini diperuntukkan bagi sirkuit tahanan

start.

Tipe-tipe belitan stator motor induksi sama dengan belitan motor sinkron

yang secara prinsip tidak jauh pula bedanya dengan belitan mesin arus searah.

Kadang-kadang belitan motor induksi dibuat dengan bermacam hubungan dengan

maksud:

a. Memungkinkan motor dapat bekerja pada 2 macam tegangan dengan

perubahan hubungan delta atau bintang. Ataupun bagi keperluan start motor

guna memperkecil arus start.

b. Memungkinkan motor bekerja pada beberapa macam putaran berdasarkan

perubahan jumlah kutub stator.

12

II.3. Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa.

Adapun prinsip kerja motor induksi (tiga fasa) mengikuti langkah-langkah

sebagai berikut :

• Apabila catu daya arus bolak-balik tiga fasa dihubungkan pada kumparan stator

(jangkar). maka akan timbul medan putar dengan kecepatan :

120.

Ns : Putaran stator

f : Frekwensi

P : Jumlah kutub

• Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.

• Akibatnya pada kumparan rotor akan timbul tegangan induksi (GGL) sebesar

E2s = 4,44 . f2 . N2. φ M

E2s : Tegangan induksi pada saat rotor berputar

N2 : Putaran rotor

f2 : Frekwensi rotor

φ m : Fluks

• Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup maka E2s akan

menghasilkan arus (I).

• Adanya arus (I) dalam medan magnet akan menimbulkan gaya F pada rotor.

• Bila kopel awal yang dihasilkan oleh gaya F pada rotor cukup besar untuk

menggerakkan beban, maka rotor akan berputar searah dengan medan putar

stator.

• Tegangan induksi terjadi karena terpotongnya konduktor rotor oleh medan

putar, artinya agar terjadi tegangan induksi maka diperlukan adanya perbedaan

kecepatan medan putar stator (Ns) dengan kecepatan medan putar rotor (Nr).

• Perbedaan kecepatan antara Ns dan Nr disebut Slip (S).

100%

• Bila Nr = Ns maka tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir,

dengan demikian kopel tidak akan ada dan motor tidak berputar, kopel motor

akan ada kalau ada perbedaan antara Nr dengan Ns. Nr < Ns.

13

II.4. Definisi Daya Listrik Secara Umum

Definisi daya listrik adalah laju perpindahan energi persatuan waktu, yang

dilambangkan dengan P. Satuan internasional adalah Watt, yang diambil dari

nama James Watt (1736-1819). Dalam satuan yang umumnya dipakai adalah

Horse Power (HP), dimana : 1 HP = 746 watt.

Adapun beberapa pengertian daya yakni : daya aktif (daya nyata), daya

reaktif dan daya semu ialah

a. Daya Aktif (nyata) adalah daya yang dapat diubah menjadi daya thermis

mekanis langsung dapat dirasakan oleh konsumen. Satuannya adalah watt (W),

kilo watt (KW), dan Mega watt (MW).

b. Daya reaktif adalah daya yang diperlukan oleh rangkaian magnetisasi peralatan

listrik. jadi tidak langsung dipakai, hanya untuk tujuan magnetisasi. Satuannya

Volt Ampere Reaktif (VAR), kilo Volt Ampere Reaktif (KVAR), dan Mega

Volt Ampere Reaktif (MVAR).

c. Daya semu adalah jumlah secara vektoris daya aktif (nyata) dan daya

reaktifnya. Satuannya adalah Volt Ampere (VA). Kilo Volt Ampere (KVA),

dan Mega Volt Ampere (MVA).

Jadi hubungan antara daya aktif, daya reaktif dan daya semu dapat

digambarkan pada segitiga daya berikut ini :

P

Q

S

Gambar 2.7. Segitiga Daya 8

Dari gambar diatas terdapat tiga jenis persamaan daya untuk tegangan 1

fasa dan 3 fasa yaitu :

S = √3 . V . I

P = √3 . V . I . cos φ

Q = √3 . V . I . sin θ

14

II.5. Daya Pada Motor Induksi

Pada motor induksi terjadi perubahan energi listrik menjadi energi

mekanik dalam bentuk putaran rotor. Pada motor induksi daya mekanik yang

dihasilkan digunakan untuk berbagai keperluan sesuai dengan yang diinginkan.

Daya pada motor listrik dapat dihitung menggunakan perhitungan perfasa

maupun tiga fasa dan dapat dirumuskan sebagai berikut :

P1 = VP. IP. Cos θ

Atau

P3 = 3. P1 θ

P3 = 3. VP.IP. Cos θ

Harga tegangan fasa (VP ) adalah :

√3

Dimana :

P1 θ : Daya aktif satu fasa (W)

P3 θ : Daya aktif tiga fasa (W)

VL : Tegangan line – line (V)

Vp : Tegangan Perfasa (V)

I : Arus (A)

Cos θ : Faktor daya

Pada motor induksi tiga fasa digunakan Gear Reducer sebagai

penghubung untuk menggerakkan Belt Conveyor. Poros Belt Conveyor

dihubungkan pada kopling yang ada di Gear Reducer. Daya keluaran pada Gear

Reducer ditentukan oleh beberapa faktor antara lain :

M : Momen pada poros Gear Reducer (N.m)

F : Gaya Keliling pada poros (N)

r : Jari-jari pada pulley penggerak (m)

n : Frekwensi putaran dalam detik (dt-1)

ω : Kecepatan sudut dalam rad/detik

Sehingga daya mekanik pada Gear Reducer dapat ditentukan dengan

menggunakan rumus :

Pmekanik = M . ω

15

Momen pada Gear Reducer pada kondisi berbeban dapat ditentukan

dengan menggunakan rumus :

M = F . r

gaya keliling pada poros (F) dapat ditentukan dengan menggunakan

rumus:

F = m . a

Sedangkan percepatan pada Belt Conveyor dapat ditentukan dengan

menggunakan rumus :

a

Dimana :

m : berat total (massa batu bara satu detik + massa belt

conveyor).(kg/s)

a : Percepatan pada belt conveyor (m/s2)

t : Waktu yang ditempuh belt conveyor dari kecepatan awal hingga

mencapai kecepatan konstan (s)

V : Kecepatan Linear pada belt conveyor (m/s)

Momen pada poros (M) Gear Reducer saat belt conveyor pada BC – 11

tidak ada batu bara dapat dihitung dengan menggunakan rumus seperti persamaan

diatas. Sedangkan gaya keliling pada poros dapat ditentukan dengan

menggunakan rumus :

F = m . a

Dimana :

m : Berat total belt conveyor (kg/meter)

a : Percepatan pada belt conveyor (m/s2)

Untuk kecepatan sudut pada saat belt conveyor pada BC – 11 dalam keadaan

tidak berbeban dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

ω= 2 .π . n

Sedangkan pada Gear Reducer dipasang pulley penggerak sebagai media

untuk menggerakkan Belt Conveyor. Poros pada Gear Reducer dihubungkan

dengan pulley penggerak. Daya keluran pada Belt Conveyor tersebut ditentukan

oleh beberapa faktor yaitu :

F : Gaya keliling pada pulley penggerak (N)

16

m : Berat batu bara dalam satu menit (kg/menit)

a : Percepatan Linear (m/s2)

V : Kecepatan linear dalam (m/s)

t : Waktu yang ditempuh belt conveyor dari kecepatan awal hingga

mencapai kecepatan konstan (s)

I : Momen Inersia (Kg.m2)

r : Jari-jari pulley penggerak (m)

a : Percepatan Sudut (rad/s2)

ω : Kecepatan sudut dalam (rad/s)

Sehingga perhitungan daya mekanik pada Belt Conveyor dapat ditentukan

dengan 2 cara yaitu dalam Gerak Translasi dan Gerak Rotasi :

• Gerak Translasi

Pmekanik = F . V

Dimana gaya (F) disana adalah Gaya keliling pada pulley dan nilai dari

gaya (F) tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan rumus :

F = m . a

Dimana :

m : Berat batu bara dalam 1 detik + Berat belt conveyor (kg/s)

Sedangkan untuk mencari percepatan (a) kita dapat menghitungnya dengan

menggunakan rumus :

a

Gaya keliling pada poros saat tidak ada batu bara dapat ditentukan dengan

menggunakan rumus :

F = m . a

Dimana :

m : Berat belt conveyor pada BC-11 (kg/m)

Dan pada Belt conveyor ini terdapat Energi Kinetik yang dapat ditentukan

dengan menggunakan rumus yaitu :

.

17

Dimana :

F : Gaya keliling pada pulley penggerak (N).

a : Percepatan Linear (m/s2).

V : Kecepatan linear dalam (m/s).

t : Waktu yang ditempuh Belt Conveyor dari kecepatan awal hingga

mencapai kecepatan konstan (s).

Ek : Energi Kinetik pada Belt Conveyor (joule).

• Gerak Rotasi

Pmekanik = τ.ω

Dimana untuk mencari Torsi (t ) kita dapat tentukan dengan menggunakan

rumus :

τ = I . a

Untuk mencari momen Inersia dapat ditentukan dengan menggunakan rumus :

I = M . k2

Sedangkan untuk mencari persepatan sudut ( a ) kita dapat menggunakan

rumus :

α ω ω

Dan untuk mencari kecepatan sudut ( ) dapat ditentukan dengan

menggunakan rumus :

ω = 2 . π . n

Dimana :

I : Momen Inersia (Kg.m2)

M : Berat Total pada Belt Conveyor (N)

α : Percepatan Sudut (rad/s2)

ω : Kecepatan sudut dalam (rad/s)

k : Radius girasi (m)

II.6. Rugi-Rugi pada motor induksi.

Seperti diketahui bahwa motor-motor listrik adalah suatu alat yang

digunakan untuk mengkonfirmasikan energi listrik menjadi energi mekanis.

18

Keadaan ideal dalam system konversi energi, yaitu : mempunyai daya output tepat

sama dengan daya input yang dapat dikatakan efisiensi 100 %. Tetapi pada

keadaan yang sebenarnya tentu ada kerugian energi yang menyebabkan efisiensi

dibawah 100 %. Dalam sistem konversi energi elektromekanik, yakni dalam

operasi motor – motor listrik terutama pada motor induksi, total daya yang

diterima sama dengan daya yang diberikan, ditambah dengan kerugian daya yang

terjadi, atau :

Pin = Pout + Prugi-rugi

Dimana :

Pin : Total daya yang diterima

Pout : Daya yang diberikan motor untuk melakukan kerja

Prugi : Total kerugian yang dihasilka100 oleh motor

Efisiensi motor listrik dapat didefinisikan dari bentuk diatas, sebagaimana

perbandingan dimana :

 100%

= x 100%

Dari persamaan diatas, perlu dipelajari faktor-faktor yang menyebabkan

efisiensi selalu dibawah 100 %. Untuk itu perlu diketahui kerugian apa saja yang

timbul selama motor beroperasi.

II.6.1. Rugi-rugi inti

Rugi-rugi inti diperoleh magnetis dalam stator dan rotor akibat timbulnya

efek hesteris dan arus pusar (Eddy Current). Timbulnya rugi-rugi inti ketika besi

jangkar atau struktur rotor mengalami perubahan fluks terhadap waktu. Rugi-rugi

ini tidak bergantung pada beban. Tetapi merupakan fungsi daripada fluks dan

kecepatan motor. Pada umumnya rugi-rugi inti berkisar antara 20-25 % dari total

kerugian daya motor pada keadaan nominal.

II.6.2. Rugi-rugi mekanik

Rugi-rugi gesekan atau mekanik adalah energi mekanik yang dipakai

dalam motor listrik untuk menanggulangi gesekan bantalan poros, gesekan sikat

melawan komutator atau slip ring, gesekan dari bagian yang berputar terhadap

angina, terutama pada daun kipas pendingin. Kerugian energi ini selalu berubah

19

menjadi panas seperti pada semua rugi-rugi lainnya. Rugi-rugi mekanik dianggap

konstan dari beban nol hingga beban penuh, dan ini adalah masuk akal tetapi tidak

sepenuhnya tepat seperti halnya pada rugi-rugi inti. Macam-macam ketidak

tepatan ini dapat dihitung dalam rugi-rugi stray load, rugi-rugi mekanik biasanya

berkisar antara 5 – 8 % dari total rugi-rugi daya motor pada keadaan beban

nominal.

II.6.3. Rugi-rugi belitan

Rugi-rugi belitan atau sering juga disebut rugi-rugi tembaga, tetapi pada

saat sekarang tidak begitu, banya motor listrik terutama motor dengan ukuran

sangat kecil diatas 750 W, mempunyai belitan stator dari kawat aluminium. Yang

lebih tepat disebut rugi-rugi I2 . R yang menunjukkan besarnya daya yang

berubah menjadi panas oleh tahanan dari konduktor tembaga atau aluminium.

Total kerugian I2 . R adalah jumlah dari rugi-rugi I2 . R primer (stator) dan rugi-

rugi I2 . R skunder (rotor), termasuk rugi-rugi kontak sikat pada motor.

Rugi – rugi I2 . R dalam belitan sebenarnya tidak hanya tergantung pada arus,

tetapi juga pada tahanan belitan dibawa kondisi operasi. Sedangkan tahanan

efektif dari belitan selalu berubah dengan perubahan temperature, skin effect dan

sebagainya.

Sangat sulit untuk menentukan daya yang sebenarnya dari tahanan belitan

dibawa kondisi operasi. Kesalahan pengukuran kerugian belitan dapat

dimasukkan ke dalam kerugian stray load. Pada umumnya rugi-rugi belitan ini

berkisar antara 55 – 60 % dari total kerugian motor pada keadaan beban nominal.

II.6.4. Rugi-rugi stray load

Kita telah melihat beberapa macam kerugian selalu dianggap konstan dari

keadaan beban nol hingga beban penuh walaupun kita tahu bahwa rugi-rugi

tersebut sebenarnya berubaha secara kecil terhadap beban. perubahan fluks

terhadap beban, skin effect, geometri konduktor sehingga arus terbagi sedikittidak

merata dalam konduktor bertambah, mengakibatkan pertambahan tahanan

konduktor dan karena itu rugi-rugi konduktor harus bertambah. Dari semua

kerugian yang relative kecil ini, baik dari sumber yang diketahui disatukan

menjadi rugi-rugi stray load yang cenderung bertambah besar apabila beban

menoingkat (berbanding kuadrat dengan arus beban).

20

II.7. Cara Menentukan Rugi-rugi Pada motor

Rugi-rugi pada motor listrik sebagian dapat ditemukan dengan cara

konvensional, yaitu dengan percobaan beban nol dan percobaan blok rotor (hanya

untuk arus bolak-balik). Percobaan beban nol seluruh daya listrik input motor

digunakan untuk mengatasi rugi-rugi inti dan rugi-rugi mekanik.

Pada motor AC tahanan equivalent motor dapat ditentukan dengan

percobaan block rotor (hubungan singkat). Dimana pada keadaan ini rangkaian

equivalent motor adalah sama dengan rangkaian equivalent hubung singkat dari

suatu transformator, jadi daya pada keadaan ini merupakan rugi-rugi tahanan atau

belitan dan pada keadaan ini rugi-rugi inti dapat diabaikan karena tegangan

hubungan singkat relative kecil dibandingkan dengan tegangan nominalnya.

Rugi-rugi stray load adalah rugi-rugiyang paling sulit ditukar dan berubah

terhadap beban motor. Rugi-rugi ini ditentukan sebagai rugi-rugi sisa (rugi-rugi

pengujian dikurangi rugi-rugi konvensional). Rugi-rugi pengujian adalah daya

input dikurangi daya output. Rugi-rugi konvensional adalah jumlah dari rugi-rugi

inti, rugi-rugi mrkanik, rugi-rugi belitan. Rugi-rugi stray load juga dapat

ditentukan dengan anggapan kira-kira 1 % dari daya output dengan kapasitas daya

150 kW atau lebih, dan untuk motor yang lebih kecil dari itu dapat diabaikan.

II.8. Efisiensi Daya Pada Motor Induksi

Efisiensi daya motor adalah perbandingan daya output dengan daya input.

Daya output dapat dinyatakan sebagai daya input dikurangi rugi-rugi pada motor

induksi tersebut.

% η    100%

% η 

 

 100%

Rugi-rugi motor terdiri dari rugi-rugi konstan dan variabel. Rugi-rugi

konstan dianggap tidak berubah dari beban nol hingga beban penuh. Rugi-rugi

variabel tergantung pada beban motor, berbanding kuadrat dengan arus beban.

Motor berefisiensi rendah apabila beban pada motor rendah, karena kerugian daya

pada motor relatife besar dibandingkan dengan daya output pada beban yang

besar, kerugian output menjadi relatife kecil terhadap daya output.

21

Efisiensi motor tidak distandarisasi, masing-masing pabrik pembuat motor

memproduksi motor-motor dengan harga efisiensi sesuai dengan pertimbangan

aspek ekonomis dan teknis, atau dengan kata lain motor-motor mempunyai data

efisiensi yang berbeda untuk ukuran tipe yang sama tetapi pabrik pembuat motor

tersebut berbeda. Selain itu, efisiensi motor juga berbeda apabila kapasitasnya

berbeda, makin besar kapasitasnya makin tinggi efisiensinya.

Perubahan kecepatan pada motor juga akan mempengaruhi nilai

efisiensinya. Perubahan kecepatan motor dari slip s1 dan s2 mengakibatkan

efisiensinya berubah dari suatu harga ke harga lain.

II.9. Pemeliharaan Motor Induksi

Hampir semua inti motor dibuat dari baja silikon atau baja gulung dingin

yang dihilangkan karbonnya, sifat-sifat listriknya tidak berubah dengan usia.

Walau begitu, perawatan yang buruk dapat memperburuk efisiensi motor karena

umur motor dan operasi yang tidak handal.

Sebagai contoh, pelumasan yang tidak benar dapat menyebabkan

meningkatnya gesekan pada motor dan penggerak transmisi peralatan. Kehilangan

resistansi pada motor, yang meningkat dengan kenaikan suhu. Kondisi ambien

dapat juga memiliki pengaruh yang merusak pada kinerja motor.

Sebagai contoh, suhu ekstrim, kadar debu yang tinggi, atmosfir yang

korosif, dan kelembaban dapat merusak sifat-sifat bahan isolasi; tekanan mekanis

karena siklus pembebanan dapat mengakibatkan kesalahan penggabungan.

Perawatan yang tepat diperlukan untuk menjaga kinerja motor. Sebuah

daftar periksa praktek. perawatan yang baik akan meliputi :

• Pemeriksaan motor secara teratur untuk pemakaian bearings dan rumahnya

(untuk mengurangi kehilangan karena gesekan) dan untuk kotoran/debu pada

saluran ventilasi motor (untuk menjamin pendinginan motor).

• Pemeriksaan kondisi beban untuk meyakinkan bahwa motor tidak kelebihan

atau kekurangan beban. Perubahan pada beban motor dari pengujian terakhir

mengindikasikan suatu perubahan pada beban yang digerakkan, penyebabnya

yang harus diketahui.

• Pemberian pelumas secara teratur. Fihak pembuat biasanya memberi

rekomendasi untuk cara dan waktu pelumasan motor. Pelumasan yang tidak

22

cukup dapat menimbulkan masalah, seperti yang telah diterangkan diatas.

Pelumasan yang berlebihan dapat juga menimbulkan masalah, misalnya

minyak atau gemuk yang berlebihan dari bearing motor dapat masuk ke motor

dan menjenuhkan bahan isolasi motor, menyebabkan kegagalan dini atau

mengakibatkan resiko kebakaran.

• Pemeriksaan secara berkala untuk sambungan motor yang benar dan peralatan

yang digerakkan. Sambungan yang tidak benar dapat mengakibatkan sumbu as

dan bearings lebih cepat aus, mengakibatkan kerusakan terhadap motor dan

peralatan yang digerakkan.

• Dipastikan bahwa kawat pemasok dan ukuran kotak terminal dan

pemasangannya benar.

• Sambungan-sambungan pada motor dan starter harus diperiksa untuk

meyakinkan kebersihan dan kekencangnya.

• Penyediaan ventilasi yang cukup dan menjaga agar saluran pendingin motor

bersih untuk membantu penghilangan panas untuk mengurangi kehilangan

yang berlebihan.

23

BAB III

METODE PENELITIAN

III.1. Kelistrikan Pada PT. Bukit Asam DERTI

Supplai tenaga listrik di PT. Bukit Asam DERTI disupplai oleh GI (Gardu

Induk) Keramasan melalui dua jalur yaitu, yang pertama dari Kas Pulau Batam

dan kedua dari Kas Pulau Natuna melalui sistem saluran bawah tanah dengan

tegangan sebesar 12 KV dengan frekuensi 50 Hz. Dimana GI Keramasan yang

berjarak lebih kurang dari 5 KM dari PT. Bukit Asam DERTI daya listrik yang

disalurkan sebesar 1040 KVA. Energi listrik yang dikirimkan GI Keramasan ke

PT. Bukit Asam DERTI yang di terima di GI PT. Tambang Batubara Bukit Asam

DERTI dan di distribusikan ke beban. Selain supplai dari GI Keramasan, PT.

Tambang Batubara Bukit Asam DERTI menggunakan Genset yang digunakan

hanya untuk kondisi Emergency, yaitu pada saat terjadinya pemadaman dari PLN,

ataupun trouble.

Adapun Genset yang dipakai di PT. Bukit Asam DERTI adalah Genset

450 KW dengan tegangan 380–220 V digunakan untuk melayani transportasi

peralatan tambang, dan gedung serta keseluruhan beban yang ada di PT. Tambang

Batubara Bukit Asam DERTI.

Tenaga listrik yang digunakan di PT. Bukit Asam DERTI adalah dengan

menggunakan arus bolak-balik (AC) dengan sistem 3 fasa.

III.2. Keadaan Umum Belt Conveyor BC-11 Pada ship Loader

Belt conveyor BC-11 adalah salah satu bagian dari Shiploader yang berfungsi

untuk memuat material batu bara ke tongkang. Belt Conveyor BC-11 pada

Shiploader ini digerakkan oleh motor induksi tiga fasa dengan daya yang

terpasang sebesar 30 kW type Siemen made In Germany.

III.2.1. Bagian-Bagian Belt Conveyor pada Boom Conveyor BC-11

Adapun bagian-bagian yang ada pada Belt Conveyor BC-11 adalah sebagai

berikut :

• Head End Belt Conveyor

Alat ini berupa drum atau roler yang berdiameter besar dan terhubung langsung

dengan driver atau penggerak Belt Conveyor pada Boom Conveyor BC-11

24

poros dari head end ini satu sumbu dengan driver. Alat ini berfungsi untuk

menggerakkan belt yang melilit bodinya searah dengan putaran motor dan

drivernya. Adapun gambarnya seperti diperlihatkan dibawah ini :

Gambar 3.1. Head End Belt Conveyor33

• Tail End Belt Conveyor

Alat ini sama dengan head end namun tidak terhubung langsung dengan driver

belt conveyor dan berdiri sendiri. Arah putarannya searah denga arah putaran

head end driver. Gambar dari tail end dapat kita lihat pada gambar

di bawah ini :

Gambar 3.2. Tail End Belt Conveyor34

• Roller-Roller Belt Conveyor

Alat ini berbentuk drum yang berdiameter lebih kecil dari head end dan tail

end, yang berfungsi untuk menopang dan menggerakkan belt. Jarak normal

masing-masing roller antara 1,5-1,75 meter, kalau terlampau dekat jaraknya

maka tidak akan menjadi ekonomis dan kalau terlalu jauh maka akan

memperbesar beban yang akan digerakkan oleh driver atau motor adapun

gambar dari roller-roller tersebut adalah sebagai berikut :

25

Gambar 3.3. Roller-Roller Belt Conveyor35

III.2.2.Deskripsi rangkaian umum belt conveyor

Instalasi belt conveyor secara umum mempunyai beberapa komponen

yang aling mendukung. Bagian-bagian umum dari rangkaian belt conveyor dapat

ilihat pada gambar 2.8 dibawah dengan keterangan sebagai berikut :

a. Belt conveyor

Merupakan media pembawa material dan sekaligus sebagai media untuk

meneruskan gaya yang bekerja

b. Head of conveyor

Posisi ujung dimana material ditumpahkan / dicurahkan

c. Tail of conveyor

Posisi ujung dimana material dimuat

d. Carrying idler (Roller pembawa)

Roller penunjang belt bermuatan material

e. Impactr idler (Roller penahan muatan)

Roller penunjang belt pada tempat-tempat pemuatan material atau tempat

jatuhnya material.

f. Training idler

Roller penunjang dengan alat bantu pelurus

g. Return idler (Roller pembalik)

Roller penunjang belt yang telah tidak bermuatan material lagi (setelah

materialditumpahkan).

h. Drive (penggerak)

Unit penggerak belt yang terdiri dari motor, gear reducer dan pulley.

26

i. Take-up pulley (puli pengencang)

Perangkat yang berfungsi untuk mengencangkan belt yang kendor dan

memberikan Tegangan pada belt.

j. Snub pulley

Puli yang terpasang untuk memperbesar sudut dimana belt menyentuh

permukaan puli penggerak

k. Bend pulley (puli tikungan)

Puli yang dipakai untuk membelokkan arah dari belt

l. Head pulley / Drive pulley (puli depan)

Puli terakhir pada ujung depan corong, lebih sering dipakai sebagai puli

penggerak

m. Tail pulley / Return pulley (puli belakang)

Puli terakhir pada ujung belakang belt conveyor

n. Scraper (alat pembersih)

Perangkat yang berfungsi sebagai pembersih material yang menempel pada

belt.

o. Skirt (penyekat)

Perangkat yang berfungsi sebagai penyekat agar material tidak tumpah.

p. Plough scraper (alat pembersih)

Alat yang berfungsi untuk membersihkan material yang jatuh pada belt

conveyor bagian bawah.

q. Chute / Hopper

Corong yang terletak disetiap ujung bagian hulu (tail) yang berfungsi untuk

menampung curahan material.

Gambar 3.4. Rangkaian Umum Belt Conveyor36

27

III.3. Data Teknis Motor Induksi 3 Fasa Penggerak BC-11

Dari hasil Survei yang telah dilakukan, maka diperoleh data-data sebagai

berikut : • Motor terpasang : 1 Unit

• Daya motor terpasang : 30 KW

• Arus motor : 58 A

• Tegangan : 380 V

• N : 1465 RPM

• F : 50 HZ

• Cos : 0,86

• Gambar motor pada saat ini

Gambar 3.5. Motor Penggerak Belt Conveyor BC-1137

III.4. Data Teknis Gear Reducer

Data gear reducer didapat dari name plate yang ada pada gear reducer itu

sendiri. Adapun data-data yang didapat adalah :

• Type : LC 180-12V

• Ninput : 1465 Rpm

• Noutput : 140 Rpm

• Daya : 30 kW

• Gambar Gear Reducer pada saat ini

28

Gambar 3.6. Gear Reducer Penggerak Belt Conveyor BC-1138

3.5. Data Belt Conveyor

• Panjang Belt Conveyor : 55 m

• Panjang Frame Conveyor : 27 m

• Lebar Belt Conveyor : 1200 mm

• Berat belt conveyor : 19 kg/m

• Kecepatan Belt : 2,7 m/s

• Capacity : 600 ton/hour = 166, 67 kg/second

• Diameter Pulley Driver : 500 mm

• t : 4,25 s (waktu yang dibutuhkan Belt Conveyor bergerak dari kecepatan awal

(Vo) sampai kecepatan konstan atau normal(Vkonstan)).

• m (total) : 1211,67 kg/s (massa batubara dalam detik + massa Belt Conveyor).

• Gambar Belt Conveyor BC-11

Gambar 3.7. Belt Conveyor BC-11 39

29

III.6. Data pengukuran Listrik motor

Data pengukuran listrik motor dilakukan pada saat belt conveyor ada batu

bara diatasnya dan pada saat belt conveyor tidak ada batubara diatasnya. Data itu

sendiri didapat dengan cara melakukan pengukuran langsung dengan bantuan alat

tang Ampere. Adapun data pengukuran yang didapat ialah sebagai berikut.

1. Tegangan

Tegangan yang diperoleh adalah : 375 V

2. Arus saat BC-11 ada beban

Arus yang diperoleh dari pengukuran pada saat belt conveyor ada beban

adalah : 17,6 A

3. Arus saat BC-11 tidak ada beban

Arus yang diperoleh dari pengukuran pada saat belt conveyor tidak ada

beban/tidak ada batu bara adalah : 12 A

4. Arus start awal motor pada saat tidak ada beban

Arus yang diperoleh pada saat BC-11 memulai operasi atau pada saat start

awal motor di BC-11 adalah : 110 A

5. Arus start awal motor pada saat ada beban

Arus yang diperoleh pada saat BC-11 memulai operasi atau pada saat start

awal motor di BC-11 adalah : 126 A

30

BAB IV

PEMBAHASAN

IV.1. Perhitungan Daya Input Motor 3 Phase

Berdasarkan persamaan (2.5), (2.6), (2.8) maka daya input motor dapat

ditentukan dari data teknis motor dan hasil pengukuran yang dilakukan secara

langsung, maka dapat ditentukan daya input (daya masukan) pada motor yaitu :

IV.1.1. Perhitungan Daya Input Motor Berdasarkan Name Plate

Perhitungan daya input motor berdasarkan data yang didapat dari name plate

motor induksi 3 phase penggerak belt conveyor BC-11 pada ship loader yaitu :

Jadi, hasil perhitungan P3F berdasarkan data yang didapat dari name plate yaitu

sebesar 32, 956 kW. Berdasarkan persamaan (2.26) maka dapat dihitung rugi-rugi

pada motor :

Prugi-rugi = Pinput – Poutput

= 32,956 kW – 30 kW

= 2,956 kW

Jadi, besar rugi-rugi motor yang didapat dari hasil perhitungan adalah

sebesar = 2,956 kW.

31

IV.1.2. Perhitungan Daya Input Motor Berdasarkan pengukuran saat BC-11

tidak ada beban

Perhitungan daya input motor bedasarkan pengukuran secara langsung

pada saat BC-11 tidak ada beban yaitu :

P1φ = Vp . Ip . Cos α

= 216, 76 . 12 . 0,86

= 2.236, 96 W

P3φ = 3 . P1φ

= 3 . 2.236

= 6.708 W

= 6, 708 kW

Jadi, hasil perhitungan P3φ berdasarkan data yang didapat dari pengukuran

langsung pada saat BC-11 tidak ada beban yaitu sebesar 6,708 kW.

IV.1.3. Perhitungan Daya Input Motor Berdasarkan Pengukuran Saat Belt

Conveyor BC-11 ada beban

Perhitungan daya input motor bedasarkan pengukuran secara langsung

pada saat BC-11 ada beban yaitu :

P1φ = Vp . Ip . Cos α

= 216, 76 . 17,6 . 0,86

= 3280, 88 W

P3φ = 3 . P1φ

= 3 . 3280, 88

= 9.842 W

= 9,842 kW

32

Jadi, hasil perhitungan P3φ berdasarkan data yang didapat dari pengukuran

langsung pada saat BC-11 ada beban yaitu sebesar 9,842 kW.

IV.2. Perhitungan Daya Mekanik Gear Reducer

IV.2.1. Perhitungan daya mekanik pada gear reducer pada saat BC-11

ada beban

Berdasarkan persamaan dapat dihitung daya mekanik gear reducer dengan

menggunakan rumus :

Pmekanik = M . ω

Untuk mencari Momen (M) dan kecepatan sudut ( ω ) terlebih dahulu kita

harus mencari gaya pada poros gear reducer (F), percepatan linear (a) pada belt

conveyor dan frekwensi putaran dalam detik (n). Berdasarkan persamaan

percepatan linear dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Setelah hasil perhitungan dari percepatan didapat maka berdasarkan

persamaan gaya pada poros gear reducer dapat ditentukan menggunakan rumus :

F = m . a

= 1211,67 . 0,635

= 769,41 N

Setelah gaya telah dihitung maka momen (M) dihitung berdasarkan persamaan

yaitu :

M = F . r

= 769,41 N. 0,25 m

= 192,35 N.m

Berdasarkan persamaan maka kecepatan sudut (ω) harus diketahui dulu

frekwensi putaran tiap detik (n), frekwensi putaran dalam detik dapat dihitung

dengan cara :

n = 140 rpm = 2,33 dt-1

Berdasarkan persamaan kecepatan sudut dapat dihitung dengan

menggunakan rumus :

ω = 2 . p .n

= 2 . 3,14 . 2,333

33

= 14, 651 rad/s

Jadi, daya mekanik gear reducer pada saat ada batu bara dapat dihitung

berdasarkan persamaan yaitu :

Pmekanik = M . ω

= 192, 35 x 14, 651

= 2818,11 W

= 2,81 kW

Jadi, daya mekanik gear reducer pada saat belt conveyor ada batu bara adalah

sebesar 2,81 kW.

IV.2.2. Perhitungan daya mekanik pada gear reducer pada saat BC-11 tidak

ada beban

Berdasarkan persamaan dapat dihitung daya mekanik gear reducer dengan

menggunakan rumus :

Pmekanik = M .

Untuk mencari Momen (M) dan kecepatan sudut ( ω ) terlebih dahulu kita

harus mencari gaya pada poros gear reducer (F), percepatan linear (a) pada belt

conveyor dan frekwensi putaran dalam detik (n).

Berdasarkan persamaan percepatan linear dapat dihitung dengan

menggunakan rumus :

Setelah hasil perhitungan dari percepatan didapat maka berdasarkan

persamaan (2.13) gaya pada poros dapat ditentukan menggunakan rumus :

F = m . a

= 1045 . 0,635 .

= 663,57 N

Setelah gaya (F) telah dihitung maka momen (M) dihitung berdasarkan

persamaan yaitu :

M = F . r

= 663, 57 N. 0,25 m

= 165, 89 N.m

34

Setelah menghitung Momen pada poros (M) maka baru menghitung

kecepatan sudut. Berdasarkan persamaan kecepatan sudut dapat dihitung dengan

menggunakan rumus :

ω = 2 . π .n

= 2 . 3,14 . 2,333

= 14, 651 rad/s

Jadi, daya mekanik gear reducer pada saat tidak ada batu bara dapat dihitung

berdasarkan persamaan yaitu :

Pmekanik = M .

= 165,89 x 14, 651

= 2430,45 W

= 2,43 kW

Jadi, daya mekanik gear reducer pada saat tidak ada batu bara adalah

sebesar 2,43 kW.

IV.3. Perhitungan Daya Mekanik Pada Belt Conveyor.

IV.3.1. Perhitungan Daya Mekanik Pada Saat Belt Conveyor Ada Batu Bara.

Daya mekanik pada Belt Conveyor BC-11 ini dapat kita hitung dengan

memakai perhitungan pada gerakan transalasi karena pada belt conveyor BC-11

ini ukuran head end pulley dan tail end pulley driver adalah sama besar. Maka

daya pada belt conveyor BC-11 pada saat ada batu bara dapat ditentukan

menggunakan rumus berdasarkan persamaan yaitu :

Pmekanik = F . V

Dimana diketahui gaya pada poros pada saat belt conveyor ada batu bara

adalah F = 769,41 N dan nilai dari Vlinear = 2,7 m/s Maka besar daya mekanik

pada belt conveyor adalah

Pmekanik = F . V

= 769,41 N x 2,7 m/s

= 2077, 4 W

= 2,077 kW

35

Jadi, besar daya mekanik belt conveyor pada saat ada batu bara adalah

sebesar 2,07 kW.

Dan berdasarkan persamaan pada belt conveyor BC-11 ini terdapat Energi

Kinetik translasi yang dapat ditentukan dengan menggunakan rumus yaitu :

Dimana :

m : Berat total (berat batubara dalam 1 detik + berat belt conveyor BC-11)

Jadi, energi kinetik translasi yang ada pada belt conveyor BC-11 saat ada batu

bara adalah sebesar 4416,53 joule.

IV.3.2.Perhitungan Daya Mekanik pada Belt Conveyor saat tidak ada batu

bara

Berdasarkan persamaan daya pada belt conveyor BC-11 saat ada batu bara

dapat ditentukan menggunakan rumus dibawah ini :

Pmekanik = F . V

Dimana diketahui bahwa gaya pada poros pada saat belt conveyor tidak

ada batu bara adalah F = 663,57 N dan nilai dari Vlinear = 2,7 m/s. Maka besar

daya mekanik belt conveyor pada saat tidak ada beban adalah

Pmekanik = F . V

= 663,57 N. 2,7 m/s

= 1791,63 W

= 1,791 kW

Jadi, besar daya mekanik belt conveyor pada saat tidak ada batu bara adalah

sebesar 1,791 kW.

Dan berdasarkan persamaan (2-19) pada belt conveyor BC-11 ini terdapat

Energi Kinetik translasi yang dapat ditentukan dengan menggunakan rumus

yaitu :

36

Dimana :

m : Berat belt conveyor BC-11

Jadi, enrgi kinetik translasi yang ada pada belt conveyor BC-11 saat tidak ada

batu bara adalah sebesar 3809,02 joule

IV.4. Perhitungan Efisiensi Motor

Berdasarkan persamaan (2.26) untuk mendapatkan harga efisiensi maka

daya output dapat dinyatakan sebagai daya input dikurangi rugi-rugi motor maka

efisiensi pada motor induksi dapat ditentukan dengan menggunakan rumus :

Jadi, berdasarkan persamaan (2.26) didapat hasil efisiensi motor yaitu sebesar

91,03%.

IV.5. Tabel Data Teknis Motor Induksi 3 Fasa.

Setelah melakukan perhitungan maka dapat dilihat tebel hasil perhitungan

di bawah ini, bahwa terdapat perbedaan antara daya yang terpasang dengan daya

hasil perhitungan.

NO Data Teknis Motor Yang Terpasang

1. Daya (P) 30 kW

2. Tegangan 380 Volt / 3 Fasa

3. Cos a 0,86 (tidak berubah)

Tabel 4.5.1.Data Teknis Motor Induksi 3 Fasa Sebagai Penggerak Belt

Conveyor pada Boom Conveyor BC-11 Ship Loader.

37

IV.6. Analisa Hasil Perhitungan Dengan Kondisi Di Lapangan

Dari tabel diatas setelah dibandingkan, maka terlihat pada tabel dibawah

ini,bahwa daya yang terpasang terdapat perbedaan dengan hasil perhitungan.

Tabel perbandingan daya motor induksi 3 fasa sebagai penggerak Belt

Conveyor BC-11 pada Ship Loader yang terpasang daya motor hasil perhitungan

adalah :

NO Daya Output Yang Terpasang Daya Input Hasil Perhitungan

1. 30 kW 32, 956 kW

Tabel 4.5.2. Perbandingan Daya Motor Induksi 3 Fasa Sebagai Penggerak

Belt Conveyor BC-11 pada Ship Loader

IV.7. Pembahasan

Berdasarkan dari hasil perhitungan daya pada belt conveyor BC-11 di PT.

Bukit Asam (Persero), Tbk Unit Dermaga Kertapati, dapat dibahas sebagai

berikut :

a. Daya keluaran motor dipengaruhi oleh besar kecilnya arus motor dan factor

dayanya untuk tegangan yang konstan. Daya Input motor yang didapat dari

perhitungan adalah sebesar 32, 956 kW dengan arus 58 A, tegangan 380 Volt

dan factor daya (Cos a) 0,86, terlihat bahwa semakin besar arus dan factor

daya maka daya masukan motor tersebut akan semakin membesar sebaliknya

jika arus dan faktor dayanya kecil maka daya masukan motor akan semakin

mengecil ini berartibahwa daya masukan motor berbanding lurus terhadap

tegangan (V), arus (I), dan faktor daya (Cos a).

b. Dan untuk rugi-rugi pada motor didapat dari hasil perhitungan sebesar

2,956 kW.

c. Daya mekanik pada gear reducer yang didapat dipengaruhi oleh berat beban

yang digerakkan oleh motor. Semakin besar beban yang digerakkan oleh

motor maka akan semakin besar pula daya mekanik yang dihasilkan oleh gear

reducer. Poutput gear reducer didapat antara perkalian antara Momen (M)

dengan kecepatan sudut ( ), dimana kita dapat lihat dari hasil perhitungan

daya mekanik pada gear reducer pada saat belt conveyor BC-11 ada batu bara

38

adalah sebesar 2,81 kW. Sedangkan daya mekanik gear reducer pada saat

tidak ada batu bara ialah sebesar 2,43 kW.

d. Daya mekanik pada belt conveyor yang didapat dipengaruhi oleh berat beban

yang digerakkan oleh motor. Semakin besar beban yang digerakkan oleh

motor maka akan semakin besar pula daya mekanik yang dihasilkan oleh belt

conveyor. Poutput belt conveyor didapat antara perkalian antara Gaya (F)

dengan kecepatan linear (V), dimana kita dapat lihat dari hasil perhitungan

daya mekanik pada belt conveyor BC-11 ada batu bara adalah sebesar 2,81

kW. Sedangkan daya mekanik belt conveyor BC-11 pada saat tidak ada batu

bara ialah sebesar 2,43 kW dan pada belt conveyor BC-11 ini terdapat energi

kinetic translasi, dimana kita dapat lihat dari hasil perhitungan, energi kinetic

pada belt conveyor BC-11 saat ada batu bara adalah sebesar 4416,53 joule.

Sedangkan energi kinetic translasi pada belt conveyor BC-11 saat tidak ada

batu bara ialah sebesar 3809,02 joule.

e. Efisiensi daya yang dihasilkan dari perhitungan berdasarkan perbandingan

daya keluaran dapat dinyatakan sebagai daya masukan dikurangi daya rugi-

rugi pada motor atau dengan kata lain nilai efisiensi daya motor baik adalah

jika nilai efisiensi daya motor tersebut berkisar antara 80% sampai 100%

maka motor termasuk pada penggunaan yang efektif. Pada motor induksi 3

fasa penggerak belt conveyor BC-11 di PT. Bukit Asam (Persero), Tbk Unit

Dermaga Kertapati, setelah dilakukan perhitungan maka efisiensi yang

dihasilkan dari penggunaan motor induksi 3 fasa penggerak belt conveyor BC-

11 adalah sebesar 91,03 %.

39

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Berdasarkan dari isi dan hasil perhitungan yang telah diuraikan pada

Tugas Perancangan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Besarnya daya pada motor penggerak belt conveyor BC-11 dipengaruhi oleh

beberapa faktor yaitu besarnya arus dan berat beban yang digerakkan oleh

motor tersebut. Atau dengan kata lain semakin besar arus motor dan berat

beban yang digerakkan oleh motor maka akan semakin besar pula daya yang

dikeluarkan oleh motor.

2. Besarnya daya mekanik pada gear reducer dipengaruhi oleh berat beban yang

digerakkan oleh gear reducer tersebut, dimana kita dapat lihat dari hasil

perhitungan daya pada gear reducer pada saat belt conveyor BC-11 ada batu

bara adalah sebesar 2,81 kW. Sedangkan daya pada saat tidak ada batu bara

ialah sebesar 2,43 kW.

3. Daya mekanik dan energi kinetik pada belt conveyor dipengaruhi oleh berat

beban yang diangkut oleh belt conveyor tersebut, dimana dapat kita lihat dari

hasil perhitungan daya dan energi kinetik pada belt conveyor pada saat

berbeban adalah sebesar 2,077 kW dengan Ek = 4416, 35 kW. Sedangkan

pada saat tidak berbeban adalah sebesar 1,791 kW dengan Ek = 3809,02 joule

4. Efisiensi daya yang dihasilkan dari perhitungan adalah sebesar 91,03 % atau

dengan kata lain nilai efisiensi daya yang baik adalah jika nilai efisiensinya

berkisar 80% sampai 100%. Dengan ini dapat diambil kesimpulan bahwa

motor induksi 3 fasa penggerak belt conveyor BC-11 di PT. Bukit Asam

(Persero) Unit Dermaga Kertapati ialah termasuk dalam kategori motor yang

memiliki efisiensi daya yang tinggi dan efektif dalam penggunaannya.

V.2. Saran

Sebelum penulis menutup Tugas Perancangan ini, maka penulis ingin

memberikan beberapa saran yang mungkin berguna bagi pengembangan dan

perbaikan laporan ini :

40

1. Studi agar dilanjutkan kembali dengan menghitung efisiensi ekonomis dari

keseluruhan sistem (Drive Motor – Gear Reducer – Belt Conveyor).

2. Untuk setiap halangan/kerusakan pada motor sebaiknya pendataan/pencatatan

secara khusus kemudian diadakan pengelompokan dengan tujuan agar lebih

cepat mengantisipasi adanya kerusakan yang sering terjadi.

41

42

DAFTAR PUSTAKA

Frederick, J, BUECHE, PH.D. Teori dan Soal –Soal Fisika.

Hagendorn, JJ,M.1992. Konstruksi Mesin, Bandung : Remaja Rosda Karya Offset

Rijono, Yon. 1997. Dasar Teknik Tenaga Listrik, Yogyakarta : Andi Yogyakarta

Sumanto, Drs, 1993. Motor Listrik Arus Bolak-Balik, Andi Offset, Yogyakarta

Wijaya Mochtar, 2001. Dasar-dasar Mesin Listrik, Penerbit Djambatan, Jakarta

Zuhal, 1995, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, PT. Gramedia

Pustaka Utama, Jakarta